阿尔金北缘EW向山脉新生代隆升剥露的裂变径迹证据

本文主要利用磷灰石裂变径迹测年技术探讨了阿尔金北缘EW向山脉隆升的时空差异特征。22个岩体分别采自阿尔金北缘EW向山体中的卓尔布拉克、大平沟和喀腊大湾地区。裂变径迹测试结果显示,样品的径迹年龄介于(62.6±3.5)~(28.3±1.7)Ma,平均径迹长度均介于(13.25±0.15)~(14.29±0.1)μm之间。进一步根据裂变径迹长度和温度数据,开展了磷灰石温度-时间的反演模拟。结果表明,阿尔金北缘山体的隆升呈现一定的规律:在南北方向上,南部率先隆升并向北部扩展,东西方向上,山脉中段大平沟样品径迹年龄较其他样品年龄大且时间局限在古新世和始新世,呈现中间向两侧隆升趋势。所有样品热史模拟曲线形态相对一致,径迹长度分布呈单峰式,表明阿尔金北缘地区可能仅仅新生代经历了古新世—渐新世(65—28 Ma)的快速隆升-剥露事件,中新世及后期的构造隆升-剥露事件在本区不发育。对比分析阿尔金地区的隆升剥露热事件可知,阿尔金山脉新生代的隆升-剥露整体性和差异性共存:古近纪阿尔金山脉隆升具有普遍性和区域性,而中新世至今的隆升和剥露仅仅存在于NEE走向阿尔金主断裂带旁侧的山体和NE向的山体,推测中新世以来阿尔金主断裂带的快速走滑并没有影响阿尔金北缘EW向山体的隆升和剥露。     

阿尔金山脉新生代隆升-剥露过程

阿尔金山脉位于青藏高原北缘。文中主要是利用磷灰石裂变径迹测年分析,探讨阿尔金山脉的隆升和剥露过程。来自阿尔金山脉34个花岗岩、花岗闪长岩和片麻岩样品中磷灰石的裂变径迹测试结果表明,阿尔金山脉存在至少5个阶段的剥露作用,反演出阿尔金山脉具有多期次、阶段性的隆升特征,并存在差异性:EW向的阿尔金北缘拉配泉—红柳沟山体隆升-剥露时间早(61~34Ma);NE向且末—茫崖山脉的主要隆升时间位于始新世晚期—中新世(42~11Ma);沿阿尔金(主)断裂山体的隆升-剥露最为年轻,存在三期主要的剥露作用:10·2~7·3、5·5~4·5和2·1~1·8Ma。结合区域磷灰石测年数据、区域变形事件及其阿尔金断裂走滑历史分析,推测阿尔金山脉在晚白垩世曾有过初期隆升和剥露,古近纪的剥露局限于阿尔金山脉北缘EW向的山脉,始新世晚期—中新世、上新世晚期和早更新世的山脉剥露作用遍及了青藏高原北缘山脉,8Ma是青藏高原抬升和变形的一期重要构造事件发生时间;前陆盆地和阿尔金山间盆地的沉积作用研究也显示了阿尔金山脉的隆升剥露过程与阿尔金断裂的走滑及其相关盆地沉积构造-演化具有很好的耦合关系。     

MESOZOIC AND CENOZOIC UPLIFT-DENUDATION ALONG THE ALTYN TAGH FAULT,NORTHWESTERN CHINA: CONSTRAINTS FROM APATITE FISSION TRACK DATA

本文利用裂变径迹方法探讨阿尔金断裂中段吐拉-肃北之间隆升和剥露过程.古生代花岗岩和侏罗系沉积岩的磷灰石裂变径迹年龄介于107.2 ±9.0Ma到14.1±1.3Ma之间,明显小于其侵位年龄或者沉积年龄.自西部的吐拉到东端的肃北,磷灰石裂变径迹年龄逐渐升高,从14.1±1.3Ma增加到107.2±9.0Ma.花岗岩和侏罗系砂岩的磷灰石裂变径迹模拟结果表明,阿尔金断裂南侧地质体经历了两阶段的快速冷却过程,早期为33Ma左右,晚期为8Ma左右;阿尔金断裂北侧经历了晚白垩世开始的相对缓慢的冷却过程以及8Ma以来快速冷却事件.阿尔金断裂南北两侧的地质体的裂变径迹年龄和热历史略有差异,可能反映阿尔金断裂的影响.33Ma左右的快速冷却事件可能是阿尔金断裂活动引起的快速去顶作用的开始,这一事件对应了印度和欧亚板块碰撞.8Ma左右的冷却事件,与阿尔金山地区盆地内的快速沉积过程相一致,同时可能是青藏高原抬升与侧向生长在本区的响应.     

东天山地区中—新生代隆升-剥露过程:来自磷灰石裂变径迹的证据

前人已经对西天山及邻区以及阿尔金断裂带进行了大量中—新生代隆升-剥露的研究工作,但对东天山地区的研究工作很少。天山造山带中—新生代期间的隆升-剥露过程是否具有均一性,目前仍没有确切的认识。为了获得东天山地区中生代以来的隆升-剥露信息,对吐哈盆地东南缘雅满苏地区磷灰石裂变径迹进行了研究。研究表明,在不同构造位置采集的花岗岩、砂岩、火山岩样品年龄集中分布在81~53Ma,样品年龄记录了东天山地区晚白垩世—古新世发生的冷却事件。磷灰石裂变径迹平均长度为13.60~14.36μm,接近于磷灰石初始径迹长度约14.5μm,表明径迹形成后没有发生过明显的退火作用。根据地温梯度计算得到东天山晚白垩世以来的平均隆升速率约为4.31×10-2 mm/a。进一步的热史模拟表明,晚白垩世—古新世(80~50Ma)期间东天山地区经历了一次隆升-剥露事件;始新世以后(50 Ma),东天山地区地壳处于稳定状态,东天山隆起带现在的构造面貌基本继承了中生代的特征。     

新疆阿尔泰青河-富蕴地区晚新生代隆升-剥露过程——来自磷灰石裂变径迹的证据

前人已经对阿尔泰造山带中—新生代的陆内造山作用进行了大量的研究工作,但对中国境内阿尔泰山的隆升过程特别是晚新生代以来的隆升研究程度较弱。阿尔泰山现今的构造面貌究竟是何时定格的,目前仍没有确切的认识。对阿尔泰青河—富蕴地区花岗岩与片麻岩5件样品进行了磷灰石裂变径迹研究,获得了该区晚新生代以来的隆升—剥露信息,并探讨了该区的热史演化过程与阿尔泰山现代地貌的形成。样品的磷灰石裂变径迹年龄为18.7±1.6~22.7±2.2Ma,封闭径迹长度分布在11.6±1.2~13.1±1.4μm之间。热史模拟表明,阿尔泰青河—富蕴地区具有四阶段演化模式:28Ma以前的稳定阶段、28~18Ma的快速冷却阶段、18~8Ma的稳定阶段、8~6Ma以来的快速冷却阶段。8~6Ma以来是本区剥露的最快时期,这一阶段的隆升造就了现代阿尔泰山的地貌,而且也存在于中国西部的其他造山带。2期主要的快速隆升—剥露事件均与青藏高原的隆升阶段有很好的对应关系,应该是对印度—欧亚板块碰撞的响应。     

西天山隆升-剥露过程初步研究

天山造山带是在古生代造山基础上,在新生代由于印亚碰撞的远程效应而陆内再造成山。本文主要用磷灰石裂变径迹测年分析来限定西天山的隆升-剥露过程。野外系统采集西天山山脉及其伊犁盆地钻孔中的样品,挑选磷灰石进行了裂变径迹测试分析工作,着重开展了磷灰石的温度-时间反演模拟研究。根据温度-时间模拟结果推断,西天山在中新生代期间共发生了3期次的快速冷却作用,分别为早侏罗纪(200～180Ma)、白垩纪中期(115～95Ma)和新生代期间(24Ma以来);根据样品位置分析表明,西天山的隆升-剥露作用并不均一,开始于侏罗纪早期的山脉抬升范围有限,仅局限于中天山;白垩纪中期(115～95Ma),整个西天山山脉和伊犁盆地一起发生整体的抬升和剥露;新生代24Ma以来,西天山的山体块体抬升与山间盆地的断陷同时发育。     

准噶尔盆地周缘山脉抬升-剥露过程的FT证据

本文主要通过磷灰石裂变径迹测年结果结合温度.时间热模拟反演的研究,探讨准噶尔盆地周缘造山带的抬升.剥露作用过程及其差异性特征.研究结果表明,准噶尔周缘造山带自晚三叠世至新近纪至少经历三次大的抬升-剥露事件,结合样品位置分析,推测准噶尔盆地周缘造山带的抬升-剥露作用具有明显不均一特征.始于晚三叠-早侏罗世的山脉抬升作用范围有限,仅局限于准噶尔东北缘;但是,发生在中-晚白垩世(～115～95Ma)的这期构造抬升作用在盆地周缘的所有山系都有记录;古近纪早期(～60～50Ma)在准噶尔盆地北缘有一期隆升事件,但该事件也仅仅局限于盆地北缘;新近纪～25Ma以来发生在巴里坤(博格达山)的局部抬升冷却事件,仅仅局限于天山北缘,而此时准噶尔盆地的东西两侧山脉可能相对稳定.推测该期抬升事件应是印-亚碰撞的远程效应在天山地区的构造表现.     

哀牢山-红河剪切带渐新世的构造体制转换与剥露历史:来自哀牢山南段磷灰石裂变径迹的证据

哀牢山-红河剪切带是东南亚重要的构造边界,其记录了青藏高原东南缘新生代以来的陆内变形和地貌演化。本次研究对该剪切带哀牢山南段开展了基于LA-ICPMS法测试的磷灰石裂变径迹低温年代学分析。磷灰石裂变径迹年龄数据和热史反演模拟揭示哀牢山段存在晚始新世-早中新世(40～20Ma)的快速剥露事件,而早中新世(大约20Ma)之后处于稳定的慢速剥露过程。磷灰石裂变径迹年龄-海拔分布曲线特征暗示:快速剥露机制存在差异,早期阶段(40～26Ma)的剥露过程受控于伸展为主的左旋走滑体制影响;晚阶段(26～20Ma)的快速剥露归因于简单剪切为主的左旋走滑剪切体制,上述结果暗示哀牢山-红河构造带在晚渐新世发生了一次重要的构造体制转换,即从走滑伸展变形转换为简单剪切变形。哀牢山杂岩带北段、中段、南段冷却路径对比,表明北-中段可能存在两阶段快速冷却作用,而南段只发生单一快速冷却作用;结合青藏高原东南缘低温热年代学数据,暗示自中-晚中新世,青藏高原中、下地壳物质可能向东南缘扩展,并已到达哀牢山中段,同时诱发哀牢山杂岩带以北广大地区的抬升和快速冷却。     

青藏高原东南缘察隅地区晚新生代岩体差异抬-剥露和高原扩展的裂变径迹证据

对青藏高原东南缘晚新生代抬升扩展的研究是联系青藏高原周缘陆内变形发展特征的重要问题.通过藏东南察隅地区的磷灰石裂变径迹分析揭示,自北向南的德姆拉岩体、阿扎贡拉岩体和察隅岩体受控于断裂构造而表现出的晚新生代差异抬升-剥露是高原向周缘扩展的一种指示.抬升-剥露的时序为15.1～13.7Ma、6.3～4.3Ma、3.5～3.3Ma、1.9～1.7Ma和1.1～1.0Ma.活动性总体上向南扩展和迁移.晚中新世(约6～5Ma)是岩体抬升-剥露速率出现转折的关键时期,在藏东南--滇西北地区具有区域响应,并可能奠定了现今青藏高原东南缘的地势发展格局.从青藏高原东北部到东南部,高原晚新生代陆内变形向周缘的扩展和增生表现出多阶段、准同时和不均衡的发展特性.     

伊犁盆地白垩纪剥露事件的裂变径迹证据

本文利用砂岩中磷灰石的裂变径迹方法, 研究了伊犁盆地中生代抬升-剥露事件。根据磷灰石裂变径迹测年结果, 开展了温度-时间热模拟反演研究, 结果揭示出伊犁盆地在115~95Ma期间存在一期重要的抬升-剥露冷却事件, 剥蚀量至少可达1.8km, 剥蚀速率至少为0.09mm/a。区域资料对比分析表明中晚白垩世的抬升剥露事件, 在天山地区乃至整个新疆的造山带普遍存在。      

阿尔金山新生代隆升历史:来自塔东南若羌凹陷的沉积记录

阿尔金山位于青藏高原北部边缘,在高原隆升和演化过程中扮演着重要的角色。但是,关于它的新生代隆升历史现今仍存在较大的争议。阿尔金山北麓若羌凹陷新生代接受来自山脉的剥蚀物质。因此,凹陷内的沉积特征记录了阿尔金山新生代隆升的重要信息。本文利用石油钻井编录资料及地震剖面,通过对盆地区新生代各个地层之间的接触关系、沉积相组合和沉积速率变化进行研究,结果显示阿尔金山34Ma以来的隆升分为两阶段:第一阶段为34~20.4Ma,持续低速隆升;第二阶段为16Ma至现今,急剧快速隆升。结合前人研究成果,认为渐新世—早中新世,阿尔金断裂作为一个局限在中、下地壳的韧性剪切带造成阿尔金山一带产生大范围的地表隆起,控制了山脉在第一阶段的持续低速隆升;中中新世以来,阿尔金断裂大规模左行走滑,青藏高原北缘主要通过地壳缩短的形式释放应力,控制了山脉在第二阶段的急剧快速隆升。     

AFT dating constrains the Cenozoic uplift of the Qimen Tagh Mountains,Northeast Tibetan Plateau,comparison with LA-ICPMS Zircon U–Pb ages

The Tibetan Plateau (TP) is the highest plateau in the world, which has been the focus of Cenozoic geological studies. The Northeast Tibetan Plateau (NETP) is a key location to decipher the Cenozoic evolution history of the TP. Understanding the building of the Qimen Tagh Mountains located in NETP will help to constrain the development of the northern boundary of the main TP, test the existence of a Paleo-Qaidam Basin and test the eastward growth model of the TP. In this study, granite samples from the Qimen Tagh Mountains were dated by LA-ICPMS and apatite fission track (AFT). The LA-ICPMS zircon U–Pb ages give two magmatic events around ~ 405 and ~ 255 Ma from two different sites. AFT modeling shows that the initial uplift took place at ~ 40–30 Ma in these mountains, which should be controlled by the Altyn Tagh Fault. Compiling previously low-temperature thermochronometry results, it reveals that the initial Cenozoic uplift of the northern boundary of the TP (Qimen Tagh and East Kunlun mountains), soon after the India–Eurasia collision in the southern TP, has divided the Paleo-Qaidam Basin into several sub-basins. The approximate NE–E growth process occurred along the lithospheric Altyn Tagh and Kunlun faults. The current basin and range morphology of the NETP took place around ~ 8 Ma.     

阿尔金山北段阿克塞—当金山口一带新生代山体抬升和剥蚀的裂变径迹证据

阿尔金山北段阿克塞—当金山口一带的裂变径迹测年证据表明,该地区于9～7 Ma以来发生过快速抬升和剥蚀,并且一直持续形成了现今所见的阿尔金山。新生代以来至少经历了三次抬升:早期43.6～24.3Ma、中期19.6～13.6 Ma、晚期9～7 Ma。抬升速率先缓慢、后相对快速,9～7 Ma以来的抬升速率为0.94 mm/a。晚期的构造拾升可能与阿尔金断裂带左行走滑活动有关,而与相邻的柴达木盆地北缘地区的构造抬升并不一致。     

柴达木盆地西部地区晚新生代构造变形及其意义

青藏高原东北缘构造变形研究是认识整个青藏高原隆升过程、机制以及印欧板块碰撞远程效应的重要途径。受控于昆仑山断裂、阿尔金断裂、祁连山断裂的柴达木盆地,新生代地层发育,较完整地记录了高原东北缘的构造变形信息。尤其柴达木盆地西部地区,构造变形强烈,晚新生代地层出露完整,是研究其晚新生代构造变形历史及驱动机制的理想地区。文中应用平衡剖面和古地磁构造旋转方法,结合最新的磁性地层年代,定量恢复该地区的构造变形历史。结果表明,在挤压应力的控制下该地区自22 Ma以来,构造变形主要表现为地层缩短与构造旋转,且其强度呈阶段性增长,具体又可划分为3个阶段：22~9.1 Ma构造活动平静期、9.1~2.65 Ma构造变形相对加强期、2.65 Ma以来构造变形顶峰期。研究表明,造成柴西地区地层持续缩短和顺时针旋转的关键推动力是印欧板块晚新生代的持续向北推挤、昆仑山-祁曼塔格山向柴达木盆地强烈挤压推覆以及阿尔金左旋走滑断裂大规模的复活。     

青藏高原北缘新生代早期构造运动——来自酒西盆地始新世-渐新世的沉积学约束

位于青藏高原北缘的酒西盆地,出露有完整的晚始新世地层,真实地记录了周缘构造的运动,使其成为研究高原北缘新生代构造活动的最佳场所之一.基于酒西盆地11条沉积剖面的沉积相、重矿物和古水流研究,建立了火烧沟组-白杨河组高精度的沉积格架,识别出盆地在晚始新世主要为走滑盆地,沉积形态主要受阿尔金断裂左行走滑作用控制.阿尔金断裂强烈的走滑作用受到北部阿拉善地体的阻挡,在酒西盆地北部形成一个前锋带.随后,高原内部强烈的南-北向挤压作用沿酒西盆地的刚性基底向南传递到北祁连断裂,形成了新近纪早期酒西前陆盆地的雏形.     

Cenozoic Exhumation and Thrusting in the Northern Qilian Shan, Northeastern Margin of the Tibetan Plateau: Constraints from Sedimentological and Apatite Fission-Track Data

Abstract: The Qilian Shan lies along the northeastern edge of the Tibetan Plateau. To constrain its deformation history, we conducted integrated research on Mesozoic–Cenozoic stratigraphic sections in the Jiuxi Basin immediately north of the mountain range. Paleocurrent measurements, sandstone compositional data, and facies analysis of Cenozoic stratigraphic sections suggest that the Jiuxi Basin received sediments from the Altyn Tagh Range in the northwest, initially in the Oligocene (~33 Ma), depositing the Huoshaogou Formation in the northern part of the basin. Later, the source area of the Jiuxi Basin changed to the Qilian Shan in the south during Late Oligocene (~27 Ma), which led to the deposition of the Baiyanghe Formation. We suggest that uplift of the northern Qilian Shan induced by thrusting began no later than the Late Oligocene. Fission-track analysis of apatite from the Qilian Shan yields further information about the deformation history of the northern Qilain Shan and the Jiuxi Basin. It shows that a period of rapid cooling, interpreted as exhumation, initiated in the Oligocene. We suggest that this exhumation marked the initial uplift of the Qilian Shan resulting from the India–Asia collision.     

阿尔金断裂带新生代活动在柴达木盆地中的响应

阿尔金断裂新生代以来发生多期次的走滑运动,并伴随强烈的隆升作用,进而影响柴达木盆地新生代的构造演化。本文通过遥感卫星影像解译、地震反射剖面解释、区域地层分析,结合野外考察资料对阿尔金断裂新生代活动在柴达木盆地中的响应进行了研究。对柴达木盆地卫星影像的解译发现盆地中褶皱形态指示了近东西走向的褶皱构造带与近南北走向的褶皱构造带的叠加干涉效应,其中近东西向褶皱构造带是在印度/欧亚板块碰撞作用下青藏高原隆升并向北东扩展过程的响应,近南北向褶皱构造带是阿尔金断裂新生代活动的响应。对NW-SE向穿过阿尔金山-柴达木盆地的盆山结合带地震反射剖面的再解释,发现新生代地层中发育的多层生长地层,记录了阿尔金断裂新生代活动的信息。对盆地中新生代地层分布等厚图褶皱干涉样式的分析表明,上油砂山组沉积时期(14.9Ma)阿尔金断裂活动已经明显影响到柴达木盆地,而狮子沟组沉积时期(8.2~2.6Ma)断裂活动对柴达木盆地改造最强。通过对研究区已有的低温热年代学数据和沉积、构造、磁性地层年代学等方面研究成果的总结和分析,认为阿尔金断裂在新生代至少存在三期(~30Ma,~8Ma、~2.6Ma)强烈的构造活动和隆升作用,在柴达木盆地内表现为相应地质时代沉积速率的加快、沉积物岩性的变化、构造地貌的变形和同构造生长地层的出现。其中后两期(~8Ma、~2.6Ma)构造活动在整个青藏高原及周边地区广泛存在,为准同期构造事件,而月牙山地区地震地表破裂带的发现则表明阿尔金断裂带现在仍在强烈活动,并且直接影响到了柴达木盆地。阿尔金断裂带新生代以来的构造活动具有多期性,并影响和改造了柴达木盆地,可能对油气成藏有重要影响。     

Active faults and magnitudes of left-lateral displacement along the northern margin of the Tibetan Plateau

The northern margin of the Tibetan Plateau (NMTP) is a major intracontinental Cenozoic transpressional zone that comprises a series of active strike-slip faults and thrust faults. It is important to document cumulative horizontal displacements along the NMTP in order to understand quantitatively strain partitioning in East Asia since the India–Eurasia collision. Based on an analysis of horizontal slip along major active faults, the total amount of horizontal displacements is estimated up to 700 km between the Tibetan Plateau and the Tarim Basin since the convergence of India and Eurasia. Along the western and middle segment of the Altyn Tagh fault to the northern margin of the Qaidam Basin, there are abundant evidence that show that the net displacement is 400 km since 40–35 Ma, and along the Shulenan Shan and southeast of middle Qilian Shan since 25–17 Ma, the amount of offset is 150 km. The largest horizontal slip in Qilian Shan–Hexi Corridor to the northeast of the Altyn Tagh fault is also 150 km since late Oligocene to early Miocene. It decreases to only 60 km along the Haiyuan fault (since late Miocene) and to 25 km along the Zhongwei–Tongxin fault since the Pliocene (about 5.3–3.4 Ma), at the northeast margin of the Tibetan Plateau. This clearly implies northeastward diminishing of the total horizontal displacement and temporal getting younger of the fault slip along the NMTP. However, this tendency is very complicated at different times and different segments as a result of the uplift, growth and rotation of different segments of the NMTP at different stages during the convergence of India and Eurasia.     

阿尔金断裂东端破裂生长点的最新构造变形*

阿尔金断裂与祁连山北缘断裂的交汇部位是阿尔金断裂向东扩展的新破裂生长点,两断裂构造与新生的红柳峡断裂构成似三联点构造。破裂生长点附近的最新构造变形表现为:阿尔金断裂的旋转隆升和向北扩展;祁连山北缘断裂的逆冲推覆兼右旋走滑;红柳峡断裂的挤压拖曳弯曲,它们共同受制于青藏高原的强烈隆升和向外扩张作用。推测阿尔金断裂自西而东的破裂扩展就是似三联点构造逐一形成而又被切割贯通的过程。阿尔金断裂以蠕滑活动为主,2002年玉门地震与祁连山北缘逆冲断裂及其伴生的调节断层的活动相关。